目 錄
第一章 緒論 1
第一節(jié) 我國軌道交通發(fā)展概況及動(dòng)力學(xué)問題 1
一、我國高速鐵路發(fā)展概況 1
二、我國重載運(yùn)輸發(fā)展概況 6
三、既有鐵路提速發(fā)展概況 7
四、城市軌道交通發(fā)展概況 9
第二節(jié) 輪軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展概況 12
一、輪軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)研究 12
二、輪軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展概述 15
三、隨機(jī)振動(dòng)理論及其在軌道振動(dòng)分析中的應(yīng)用 17
第三節(jié) 車輛-軌道-路基系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究內(nèi)容 19
課后習(xí)題 22
第二章 輪軌關(guān)系 23
第一節(jié) 輪軌接觸幾何關(guān)系 23
一、輪對基本特征 23
二、鋼軌基本特征 24
三、剛性輪對導(dǎo)向原理 25
四、輪軌平面接觸幾何關(guān)系 29
五、輪軌三維接觸幾何關(guān)系 32
第二節(jié) 輪軌接觸力學(xué)關(guān)系 35
一、輪軌赫茲接觸理論 35
二、輪軌非赫茲接觸理論 38
三、輪軌蠕滑與蠕滑率 38
四、線性蠕滑理論 43
五、非線性蠕滑理論 45
課后習(xí)題 47
第三章 車輛振動(dòng)分析方法 48
第一節(jié) 車輛構(gòu)造及振動(dòng)形態(tài) 48
一、轉(zhuǎn)向架 49
二、輪對及走行原理 52
三、彈簧裝置 53
四、減振裝置 55
五、車輛振動(dòng)形態(tài) 57
六、坐標(biāo)系定義及車輛振動(dòng)自由度 58
第二節(jié) 車輛垂向振動(dòng)分析模型 59
一、單自由度車輛垂向振動(dòng)模型 59
二、二自由度車輛垂向振動(dòng)模型 64
三、應(yīng)用哈密頓原理建立車輛振動(dòng)方程 66
第三節(jié) 車輛橫向振動(dòng)分析模型 74
一、搖動(dòng)臺(tái)的等效橫向剛度 75
二、車體滾擺自由振動(dòng) 75
第四節(jié) 車輛空間振動(dòng)分析模型 76
一、分離體平衡法 77
二、哈密頓原理 78
三、矩陣組裝法 81
第五節(jié) 車輛蛇行運(yùn)動(dòng) 82
一、自由輪對蛇行運(yùn)動(dòng) 83
二、剛性轉(zhuǎn)向架的蛇行運(yùn)動(dòng) 85
三、彈性轉(zhuǎn)向架的蛇行運(yùn)動(dòng) 86
第六節(jié) 車輛動(dòng)態(tài)曲線通過 88
一、自由輪對曲線通過 89
二、轉(zhuǎn)向架曲線通過 91
三、車輛非線性動(dòng)態(tài)曲線通過 95
四、影響曲線通過的因素 95
課后習(xí)題 96
第四章 軌道振動(dòng)分析方法 97
第一節(jié) 軌道結(jié)構(gòu) 97
一、鋼軌 97
二、軌枕 98
三、扣件 100
四、有砟道床 100
五、無砟道床 102
六、軌道結(jié)構(gòu)模型化 105
第二節(jié) 軌道垂向振動(dòng)分析模型 105
一、軌道垂向振動(dòng)集總參數(shù)模型 105
二、連續(xù)彈性支承疊合梁軌道模型 108
三、連續(xù)彈性點(diǎn)支承梁軌道模型 110
四、彈性點(diǎn)支承軌道模型有限元法求解 111
五、彈性點(diǎn)支承軌道垂向振動(dòng)模態(tài)法求解 116
第三節(jié) 軌道垂向振動(dòng)特性穩(wěn)態(tài)解 122
一、無阻尼軌道雙層疊合梁模型振動(dòng)解析解 122
二、有阻尼軌道雙層疊合梁模型振動(dòng)解析解 125
三、軌道垂向振動(dòng)共振頻率特性分析 126
第四節(jié) 軌道垂向振動(dòng)頻域解 127
一、振動(dòng)分析中的時(shí)頻轉(zhuǎn)換 127
二、振動(dòng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與脈沖響應(yīng) 129
三、軌道系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 131
第五節(jié) 移動(dòng)荷載作用下的軌道振動(dòng)特性 133
一、連續(xù)彈性基礎(chǔ)上單層梁軌道模型 133
二、軌道振動(dòng)與軌道臨界速度的傅里葉變換法 135
第六節(jié) 軌道橫向振動(dòng)計(jì)算模型 139
一、軌道橫向振動(dòng)分析模型 139
二、連續(xù)彈性軌道橫向振動(dòng)求解 140
第七節(jié) 軌道縱向振動(dòng)計(jì)算模型 143
一、軌道縱向振動(dòng)分析模型 143
二、連續(xù)彈性軌道縱向振動(dòng)求解 144
課后習(xí)題 145
第五章 路基振動(dòng)分析方法 147
第一節(jié) 路基構(gòu)造 147
一、路基本體 147
二、過渡段 151
第二節(jié) 道床及路基的振動(dòng)參數(shù)計(jì)算 153
一、散粒結(jié)構(gòu)參振質(zhì)量及剛度的近似計(jì)算方法 153
二、道床路基的振動(dòng)參數(shù)計(jì)算 156
第三節(jié) 路基振動(dòng)分析的分層建模方法 158
一、路基分層疊合梁模型 158
二、分層疊合梁模型的求解方法 160
第四節(jié) 路基振動(dòng)分析的有限單元建模方法 163
一、平面應(yīng)變問題的有限單元方法 163
二、平面應(yīng)力問題的有限單元方法 165
三、空間有限單元建模方法 165
四、道床與路基無拉應(yīng)力模型 167
五、道床應(yīng)力的隨機(jī)有限元分析 168
第五節(jié) 路基振動(dòng)分析的其他建模方法 169
一、離散元模型 169
二、彈性半無限空間建模方法 171
課后習(xí)題 173
第六章 輪軌系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析方法 174
第一節(jié) 車輛-軌道垂向耦合振動(dòng)分析模型 174
一、車輛-軌道垂向耦合振動(dòng)平面模型 174
二、車輛-軌道垂向耦合振動(dòng)空間模型 179
三、車輛-軌道-路基垂向耦合模型 180
第二節(jié) 車輛-軌道空間耦合振動(dòng)分析模型 182
一、半車-軌道空間耦合振動(dòng)模型 183
二、全車-軌道空間耦合振動(dòng)模型 184
第三節(jié) 輪軌系統(tǒng)激振源 185
一、脈沖激勵(lì)模型 185
二、諧波激勵(lì)模型 190
三、動(dòng)力激勵(lì)模型 192
四、隨機(jī)激勵(lì)模型 193
第四節(jié) 連續(xù)支承軌道耦合模型的導(dǎo)納法求解 199
一、單輪-連續(xù)支承梁軌道模型的求解 199
二、轉(zhuǎn)向架-連續(xù)支承軌道模型的求解 201
第五節(jié) 車輛-軌道垂向耦合振動(dòng)模型的頻域求解 203
一、全車-軌道垂向耦合平面模型振動(dòng)方程的組建 203
二、半車-軌道垂向耦合空間模型振動(dòng)方程的組建 205
三、半車-軌道垂向耦合空間模型的頻域求解 208
第六節(jié) 半車-軌道空間耦合振動(dòng)模型的時(shí)域求解 212
一、模型特點(diǎn)描述及變量選擇 212
二、系統(tǒng)動(dòng)能、勢能、虛功及振動(dòng)方程的組建 213
三、振動(dòng)方程的求解方法及過程 217
課后習(xí)題 224
第七章 輪軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件簡介 225
第一節(jié) Universal Mechanism 225
一、概述 225
二、軟件架構(gòu)和模塊組成 225
三、UM鐵道車輛動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)例 227
第二節(jié) ADAMS 232
一、概述 232
二、ADAMS/Rail 233
三、ADAMS/Rail運(yùn)用實(shí)例 235
第三節(jié) ANSYS/LS-DYNA 244
一、概述 244
二、ANSYS/LS-DYNA功能概述 244
三、ANSYS/LS-DYNA應(yīng)用實(shí)例 246
第四節(jié) SIMPACK 249
一、概述 249
二、SIMPACK在鐵道行業(yè)的應(yīng)用 249
三、SIMPACK輪軌模塊特點(diǎn) 250
四、SIMPACK應(yīng)用實(shí)例 251
第五節(jié) TWINS 256
一、概述 256
二、TWINS原理介紹 257
課后習(xí)題 259
參考文獻(xiàn) 261